Çinli araştırmacılar, hipersonik uçaklarda kullanılabilecek yüksek mukavemet ve ısı yalıtım özelliklerine sahip yeni bir gözenekli seramik ısı kalkanı geliştirdi…
Çinli bilim insanları havacılık, enerji ve kimya mühendisliği alanlarında devrim yaratabilecek yeni bir gözenekli seramik geliştirdi.
Malzeme yüksek mekanik mukavemete ve hipersonik uçaklar için de ideal olabilecek mükemmel ısı yalıtım özelliklerine sahip.
Gözenekli seramik malzemeler hafiflikleri, kimyasal olarak inert olmaları ve düşük ısı iletkenlikleri nedeniyle ısı yalıtımı için giderek daha fazla aranmakta ve bu da onları iyi yalıtkanlar haline getirmektedir.
Gözenekli seramiklerde yüksek mekanik mukavemet ve ısı yalıtımı elde etmek zordur çünkü daha fazla gözenek tipik olarak mekanik mukavemetin azalmasına neden olur.
Geleneksel gözenekli malzemeler yüksek sıcaklıklarda güç kaybedeceği için havacılık ve uzay uygulamaları için uygun değildir.
Bu amaçla, Guangzhou Üniversitesi Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Fakültesi, geleneksel seramiklerin sınırlamalarının üstesinden gelen yeni bir seramik türü geliştirdi. Seramik çok ölçekli bir yapısal tasarıma sahip.
9PHEB olarak adlandırılan seramik, 2.000 santigrat dereceye [3.600 Fahrenheit] kadar olağanüstü boyut ve mukavemet koruması göstererek, aşırı koşullarda kullanım için uygun hale getiriyor.
9PHEB veya 9 katyonlu gözenekli yüksek entropili diborür, yüksek entropi konseptine dayalı dokuz bileşenin karıştırılmasıyla oluşturulmuştur. Hepsi katyoniktir, yani pozitif yüklü iyonlardır.
Seramik, 2.732 Fahrenheit derecede (1.500 santigrat derece) mukavemetinin %98,5’ini koruyarak yalıtım ve termal stabilite testlerinde iyi performans göstermiştir.
9HPEB, kırılgan geleneksel seramiklerin aksine 3.632 Fahrenheit derecede (2.000 santigrat derece) deformasyon göstermiştir.
Malzeme yüksek sıcaklıklarda deforme olduğunda, yüzde 49’luk bir gerilme yaşayarak mukavemetini 690 MPa’ya çıkartıyor, ki bu da başlangıçtaki mukavemetinin iki katından fazla.
Malzeme 3.632 Fahrenheit derecede (2.000 santigrat derece) yaklaşık %2,4 oranında küçülmüş, ancak hacmi ve boyutları yüksek ısı nedeniyle değişmeden kalmıştır.
Seramiğin mikro yapılarındaki gözeneklerin boyutu ve dağılımı, tasarımı için çok önemlidir. Bilim insanlarına göre, gözeneklerin %92’si ultra incedir ve yalnızca 0,8 ila 1,2 mikrometre boyutlarındadır; bu da onları ısı yalıtım özellikleri açısından eşsiz kılmaktadır.
Seramik, mekanik mukavemeti artıran nano ölçekte güçlü, hatasız bağlantılara sahiptir.
Atomik ölçekte, yüksek entropi tasarımından kaynaklanan kafes bozulması sertliği artırır ve termal iletkenliği azaltır…